FR2923210A1

FR2923210A1 - Plateau cyclique sur rotor.

Info

Publication number: FR2923210A1
Application number: FR0707725A
Authority: FR
Inventors: Yann Willinger; Gaudeffroy Michel Guilhot
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2009-05-08
Also published as: WO2009092898A3; CA2704579A1; EP2217492A2; WO2009092898A4; WO2009092898A2

Abstract

Le plateau cyclique sur rotor utilise une partie cylindrique du rotor pour se centrer par rapport à l'axe principal de rotation. Plus compact, plus robuste, avec moins de pièces ce dispositif où la rotule-couronne porte au centre un dispositif de rotation représenté ici par un roulement et dont la partie interne porte un plan interne qui est manoeuvré en au moins trois points, forme l'ensemble du plateau cyclique (rotule-couronne, roulement, et la partie interne), cette partie qui entraine l'ensemble du plateau cyclique est représenté ici par la couronne triangulaire, elle peut être déplacée dans le sens de l'axe du rotor, et également de telle sorte que son plan soit libre de mouvement angulaire par rapport à cet axe, et rend ainsi possible d'agir cycliquement sur l'angle du pas des pales par des liens entre la rotule couronne et les pieds de pale, toutes les manoeuvres des voilures tournantes sont assurées.

Description

La présente invention relève du domaine des aéronefs à aile tournante, dont font partie les hélicoptères et les gyronefs en particulier. On connaît de façon classique, les dispositifs constituant le plateau cyclique, par exemple décrits dans l'encyclopédie libre, Wikipédia: On rappelle simplement ici que le plateau cyclique est l'élément essentiel permettant de piloter un hélicoptère. Il permet de transmettre aux pales du rotor principal les ordres de pilotage. Le plateau est en fait composé de deux couronnes superposées, coulissant autour du mât du rotor principal, lequel tourne sur lui-même, entraîné par le ou les moteurs au travers de la boîte de transmission principale, et se termine par un moyeu auquel sont fixées les pales. Le plateau cyclique d'hélicoptère est un dispositif mécanique qui permet de modifier cycliquement l'angle de pas des pales en rotation, il est constitué d'une rotule en son centre, et d'une forme de rondelle en périphérie. La rotule percée en son centre par un axe lui permet de coulisser le long de cet axe, axe de rotation du rotor. Le rotor est perpendiculaire à l'axe et parallèle au plan de la rotule. La rondelle de part la rotule est libre de déplacement dans son plan par rapport à celui du rotor, déplacement parallèle et déplacement non parallèle. Elle est entrainée en rotation par le rotor. Chaque pied de pale équipé d'un levier, ces leviers sont actionnés par des tiges liées à la rondelle, si bien que quand on écarte ou ressert le plan du rotor et le plan de la rondelle-rotule (plateau cyclique), toutes les pales ont le même angle de pas, (pas général) et quand ces plans forment un angle, les angles de pas des pales varient cycliquement (commande de tangage et de roulis) Pour tenir compte des effets gyroscopiques, de la stabilité, et du dispositif de renvoi des commandes ce mécanisme pour pouvoir fonctionner est compliqué d'autres dispositifs (barre de Bell etc.). Certains brevets décrivent des procédés avec un servomoteur de secours, mais ils appartiennent tous à la même technique ci-dessus décrite, sans que rien de nouveau ne soit produit. Ce système classique de commande cyclique du pas des pales est adopté surtout depuis 1948 avec des améliorations sur le rattrapage de jeu sur les nombreuses biellettes, cela reste une mécanique compliqué, fragile, nécessitant une lourde maintenance. Sur l'hélicoptère classique l'axe est en rotation avec le rotor ce qui n'est pas le cas des gyroptères à voilures tournantes coaxiales contrarotatives avec une nacelle centrale fixe. Sur ces gyroptères des systèmes à anneaux périphériques pour les commandes cycliques de pas ont été inventés ils sont plus lourds et nécessitent des renvois qui sont souvent le siège de jeux importants.

La présente invention constitue une avancée technique importante pour les machines à voilure tournante dont on veut commander cycliquement l'angle 10 de pas des pales. L'avantage de cette invention est d'avoir un dispositif à vulnérabilité réduite, plus simple, plus robuste, plus fiable, plus compacte, plus léger et avec moins de contrainte, moins de source de vibrations et de propagation de celle-ci, ainsi qu'une maintenance très réduite. Un autre avantage 15 important est de bien s'adapter aux solutions d'axe de rotation rotor creux et fixe, par exemple cylindre vertical central ici cité pour l'exemple avec le bénéfice de la liberté en interne d'équipements traversant aisément tout le dispositif de rotation, cet avantage est particulièrement intéressant dans le cas de deux rotors contrarotatifs coaxiaux. 20 La présente invention peut être utilisée pour un mono rotor avec le plateau entre la nacelle et le rotor, ou au-dessus de la nacelle-rotor si l'axe d'entraînement du rotor est un tube. Un des avantages outre la simplicité et autres qualités est de permettre de pouvoir traverser le rotor par l'intérieur du tube. 25 L'invention présentée est un plateau cyclique caractérisée en ce que le rotor (1) est utilisé pour centrer le plateau cyclique (2) par rapport à l'axe principal (8) de rotation des rotors, le rotor comporte une partie cylindrique (3) qui entoure une rotule-couronne (4) et qui entraine celle-ci en rotation. Dans ce dispositif, selon l'invention, le rotor est centré par rapport à l'axe 30 vertical (8) par un dispositif de rotation ici représenté par un roulement (5), il est le seul lien mécanique de centrage de l'ensemble rotor-plateau cyclique. Le centre de la rotule-couronne appartient à l'axe (8).

Ici dans l'exemple représenté la liaison d'entrainement en rotation de la rotule-couronne par le rotor est assurée par un axe (6) vissé dans le plan médian (9) de la rotule-couronne, coulissant dans une rainure verticale sur le cylindre de centrage du rotor.

La rotule-couronne porte au centre un dispositif de rotation représenté ici par roulement (10) dont la partie interne porte un plan interne (11) manoeuvré en au moins trois points. (Cette rotule-couronne et le plan interne forme le coeur du plateau cyclique sur rotor). Ce plan interne manoeuvrable en au moins trois points est ici pour l'exemple représenté par une couronne (11) de forme triangulaire portant à chacun de ses sommets une petite rotule (12, 13, 14). Cette partie interne est libre de mouvement le long de l'axe (8) du rotor, et peut avoir un angle par rapport à celui-ci. Elle est contrainte par blocage en rotation par rapport à cet axe au moyen d'une liaison ponctuelle dans l'exemple ici représentée par une pièce comportant une rainure verticale (15) et fixée à l'axe vertical (8) de rotation par la nacelle et ou vient glisser un ergot (16) fixé sur la couronne interne triangulaire. L'ensemble plateau cyclique (rotule-couronne (4), roulement (10), et la partie interne représenté ici par la couronne triangulaire (11) peut être déplacée dans le sens de l'axe du rotor, et également de telle sorte que son plan soit libre de mouvement angulaire par rapport à cet axe (8). Dans l'exemple ici représenté, cette couronne interne est manoeuvrée en trois points munis chacun d'une rotule (12, 13, 14) liée par une biellette de commande (17) à un levier (18) de servomoteur. Les servomoteurs sont fixés sur une plateforme fixe par rapport à l'axe (8) de rotation. Dans une variante à ces servomoteurs, ils sont remplacés avantageusement (plus de fiabilité, contrôle, précision, durée de vie) par des moteurs entrainant une vis à bille, liaison linéaire annulaire dont l'écrou porte un cylindre garni d'un amortisseur pour recevoir la petite rotule correspondante du plan interne. La rotule-couronne porte répartis circulairement des liens au levier de chacun des pieds de pale, ces liens sont positionnés idéalement dans son plan médian (9), ici représentée, elle est liée au moyen de rotules (19)(20)(21) par biellettes (22)(23)(24) au levier (25) des pieds de pale (26) respectivement en nombre égal au nombre de pales du rotor constitué, et ainsi fonction de la position dans l'espace du plateau intérieur( ici représenté par la couronne triangulaire(1 1), il est possible d'agir cycliquement sur l'angle du pas des pales.

Le déplacement égal des trois points permet la commande de pas général, et celle de lacet dans le cas de rotor contrarotatif par différentiation de pas général entre les deux rotors, ce qui introduit par rapport à l'équilibre à un différentiel de réaction sur l'air et permet la rotation de la nacelle à droite comme à gauche.

Un déplacement inégal introduit une variation cyclique de l'angle du pas des pales en permettant ainsi les manoeuvres de tangage et de roulis. Toutes les manoeuvres des voilures tournantes sont assurées. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, ici présenté pour un rotor tripale, les rotules (20, 21,22) de la rotule-couronne sont dans le même plan que les rotules (12, 13, 14) de la couronne interne, les organes de commande ont alors dans leur mouvement une plus grande linéarité. Les dessins ci-joints sont la pour l'exemple, un prototype a été réalisé, il a été monté avec succès pour une première fois sur l'engin volant EyesFly, il n'a pas fait l'objet de communication.

Ce dispositif a contribué grandement au 25% d'économie de poids, à la plus grande précision des commandes, à moins de fragilité, à plus de compacité, à moins de pièces, à l'absence de glissement du plateau cyclique sur l'arbre principal, à plus de robustesse pour une longue durée d'utilisation et donc d'amortissement avec des coûts horaires d'exploitations réduits que ceux des maquettes exploratoires EyesFly précédentes et que plus généralement de l'état de l'art antérieur.30

Claims

REVENDICATIONS

1- Plateau cyclique sur rotor (1) caractérisé en ce que le rotor est utilisé pour centrer le plateau cyclique (2), par rapport à l'axe principal (8) de rotation du rotor, le rotor comporte une partie cylindrique (3) qui entoure une rotule-couronne (4) et qui entraine celle-ci en rotation. Dans ce dispositif, selon l'invention le rotor est centré par rapport à l'axe vertical (8) par un dispositif de rotation, ici représenté par un roulement (5), il est le seul lien mécanique de centrage de l'ensemble rotor-plateau cyclique, le centre de la rotule-couronne appartient à l'axe (8), la liaison d'entrainement en rotation de la rotule-couronne par le rotor est assurée par un axe (6) vissé dans le plan médian (9) de la rotule-couronne, coulissant dans une rainure verticale sur le cylindre de centrage du rotor, la rotule-couronne porte au centre un dispositif de rotation dont la partie interne porte un plan manoeuvré au moins en trois points par des liens à des organes de commandes, cette partie interne est libre de mouvement le long de l'axe (8) du rotor, et peut avoir un angle par rapport à celui-ci, elle est contrainte par blocage en rotation par rapport à cet axe au moyen d'au moins une liaison ponctuelle, cette partie interne peut être déplacée dans le sens de l'axe du rotor, et également de telle sorte que son plan soit libre de mouvement angulaire par rapport à cet axe (8), la rotule-couronne porte répartis circulairement des liens au levier des pieds de pale, de telle manière qu'en agissant en au moins trois points sur la partie interne on manoeuvre cycliquement le pas des pales pour les commandes de pas général, de tangage et de roulis, ainsi que de lacet par un différentiel de pas général dans le cas de rotors contrarotatifs coaxiaux, (Cette rotule-couronne et le plan interne forme le coeur du plateau cyclique sur rotor)

2. plateau cyclique sur rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que les liens au levier des pieds de pale soient situé sur la rotule-30 couronne dans son plan médian (P).

3. plateau cyclique sur rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que les liens aux organes de commande sur la partie interne soient dans 6 le même plan que sur la rotule-couronne les liens aux leviers des pieds de pales.

4. plateau cyclique sur rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas de deux rotors coaxiaux la fonction lacet est obtenue par un déplacement vertical et opposé des liens de commandes. Déplacements identiques ou proportionnels fonction des vents de Froude.

5. plateau cyclique sur rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas de deux rotors coaxiaux, l'axe central soit un cylindre creux permettant la continuité verticale de l'engin volant et de tout le système embarqué